一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無人機(jī)系留系統(tǒng)，包括無人機(jī)、地面電源和地面站，地面電源用于為無人機(jī)和地面站提供電力，還包括：電力子系統(tǒng)，用于在地面電源、無人機(jī)以及地面站之間通過電纜建立電力鏈路；通信子系統(tǒng)，用于在無人機(jī)與地面站之間通過光纜建立通信鏈路；收放線子系統(tǒng)，用于根據(jù)無人機(jī)飛行狀態(tài)自動(dòng)放長或收短連接無人機(jī)與地面電源之間的電纜以及連接無人機(jī)與地面站之間的光纜。本方案解決了現(xiàn)有技術(shù)中的無人機(jī)無線通信的方式不能建立穩(wěn)定可靠的高速通信鏈路、無法滿足市場(chǎng)對(duì)飛行器的載重和滯空時(shí)長需要以及無人機(jī)有線方式進(jìn)行電力及數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)線纜容易出現(xiàn)扭拽、轉(zhuǎn)動(dòng)或者擰死等問題。
【專利說明】
一種無人機(jī)系留系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機(jī)系留系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人飛行器通常用于掛載成像設(shè)備、通信基站及其它物品，在固定地點(diǎn)或高速移動(dòng)過程中長時(shí)滯空以完成高空偵察巡視、通信鏈路建立、數(shù)據(jù)回傳等工作。然而普通無人機(jī)僅采用電池組供電，載重小、航時(shí)短，無法滿足市場(chǎng)對(duì)飛行器的載重和滯空時(shí)長需要。
[0003]此外，現(xiàn)有的無人機(jī)通過接收器和發(fā)送器以無線的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和通信鏈路的建立。但是無人機(jī)有時(shí)候需要傳送無人機(jī)拍攝的視頻、圖片等信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為大容量、高速的數(shù)據(jù)，若為無線發(fā)送或接收往往不能建立穩(wěn)定、可靠的通信鏈路。但通過有線方式進(jìn)行電力及數(shù)據(jù)的傳輸，容易導(dǎo)致線纜出現(xiàn)扭拽、轉(zhuǎn)動(dòng)或者擰死等現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種無人機(jī)系留系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的無人機(jī)無線通信的方式不能建立穩(wěn)定可靠的高速通信鏈路，以及無法滿足市場(chǎng)對(duì)飛行器的載重和滯空時(shí)長需要的問題，并避免了有線連接時(shí)線纜容易出現(xiàn)扭拽、轉(zhuǎn)動(dòng)或者擰死等問題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種無人機(jī)系留系統(tǒng)，包括無人機(jī)、地面電源和地面站，所述地面電源用于為所述無人機(jī)和所述地面站提供電力，還包括:
[0006]電力子系統(tǒng)，用于在所述地面電源、所述無人機(jī)以及所述地面站之間通過電纜建立電力鏈路；
[0007]通信子系統(tǒng)，用于在所述無人機(jī)與所述地面站之間通過光纜建立通信鏈路；
[0008]收放線子系統(tǒng)，用于根據(jù)所述無人機(jī)飛行狀態(tài)自動(dòng)放長或收短連接所述無人機(jī)與所述地面電源之間的所述電纜以及連接所述無人機(jī)與所述地面站之間的所述光纜。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)，通過加入電力子系統(tǒng)，將地面電源通過電纜輸送至無人機(jī)，保證了對(duì)無人機(jī)系留系統(tǒng)的持續(xù)供電，極大地提高了飛行器的滯空時(shí)長和載重能力;通過加入通信子系統(tǒng)，以光纜完成地面站和無人機(jī)之間的信息傳輸，在地面站和無人機(jī)之間建立可靠的通信鏈路，以便完成視頻等大容量、高速數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)回傳和接收;通過收放線子系統(tǒng)根據(jù)所述無人機(jī)飛行狀態(tài)自動(dòng)放長或收短連接所述無人機(jī)與所述地面電源之間的所述電纜以及連接所述無人機(jī)與所述地面站之間的所述光纜。本方案解決了現(xiàn)有技術(shù)中的無人機(jī)無線通信的方式不能建立穩(wěn)定可靠的高速通信鏈路，以及機(jī)載電池組供電無法滿足市場(chǎng)對(duì)飛行器的載重和滯空時(shí)長需要的問題，并且解決了有線連接時(shí)，電纜和光纜在放長或收短過程中容易出現(xiàn)扭拽、轉(zhuǎn)動(dòng)或者擰死的問題，為無人機(jī)完成高空偵察，基站通信，運(yùn)送物品等任務(wù)提供了巨大的便利。
【附圖說明】
[0010]通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖5為本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0017]實(shí)施例一
[0018]本發(fā)明實(shí)施例一提供一種無人機(jī)系留系統(tǒng)。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，無人機(jī)系留系統(tǒng)包括無人機(jī)1、地面電源2和地面站3，地面電源2用于為無人機(jī)I和地面站3提供電力，還包括:
[0019]電力子系統(tǒng)4，用于在地面電源2、無人機(jī)I以及地面站3之間通過電纜7建立電力鏈路；
[0020]通信子系統(tǒng)5，用于在無人機(jī)I與地面站3之間通過光纜8建立通信鏈路；
[0021]收放線子系統(tǒng)6，用于根據(jù)無人機(jī)I飛行狀態(tài)自動(dòng)放長或收短連接無人機(jī)I與地面電源2之間的電纜7以及連接無人機(jī)I與地面站3之間的光纜8。
[0022]無人機(jī)I一般可在高空偵察巡視中，利用相機(jī)拍攝記錄，并及時(shí)回傳拍攝信息。在某些露天大型活動(dòng)中可利用相機(jī)作為高空監(jiān)視器，便于安保工作的進(jìn)行;可以裝載基站，為移動(dòng)通信提供便利;可以裝載植被農(nóng)藥機(jī)，進(jìn)行大面積農(nóng)藥噴灑;可裝載快遞物件，進(jìn)行物件的運(yùn)輸?；跓o人機(jī)I的廣泛用途，為其建立強(qiáng)大的通信系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)用戶來說具有至關(guān)重要的作用。
[0023]現(xiàn)有的無人機(jī)I一般是通過電池組供電，電池組所存儲(chǔ)的電量十分有限，所以無人機(jī)I滯空時(shí)間很短。本實(shí)施例中，無人機(jī)系留系統(tǒng)加入了電力子系統(tǒng)4，通過電纜7將地面電源2(例如220V交流電)輸送至無人機(jī)1，為無人機(jī)I提供持久的動(dòng)力。同時(shí)，地面電源2為地面站3供電，為地面站3提供工作電力。
[0024]本實(shí)施例中地面站3可以是與無人機(jī)I進(jìn)行信息交互的PC上位機(jī)，可實(shí)時(shí)地檢測(cè)無人機(jī)I的運(yùn)行和工作數(shù)據(jù)參數(shù)，并可以向無人機(jī)I發(fā)送控制指令以指示無人機(jī)I工作?，F(xiàn)有的無人機(jī)系留系統(tǒng)的地面站3和無人機(jī)I之間通過接收器和發(fā)送器進(jìn)行無線的通信信息，對(duì)于大容量的信息不能及時(shí)回傳。例如，對(duì)于拍攝的視頻等很難流暢的回傳至地面站3。在本發(fā)明實(shí)施例中，加入通信子系統(tǒng)4，通過光纜8建立無人機(jī)I與地面站2之間的有線通信鏈路，使用戶獲得及時(shí)、高速的信息。光纜8輸送的是由電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的通信信息，光信號(hào)便于信息的傳輸，并且信號(hào)強(qiáng)度不易損失。
[0025]由于電纜7和光纜8均需鋪設(shè)很長的鏈路，所以將其纏繞在收放線子系統(tǒng)6內(nèi)，收放線子系統(tǒng)6根據(jù)無人機(jī)I飛行狀態(tài)自動(dòng)放長或收短連接無人機(jī)I與地面電源2之間的電纜7以及連接無人機(jī)I與地面站3之間的光纜8。
[0026]本實(shí)施例中，可選的，將電纜7和光纜8集成為一條線纜，由收放線子系統(tǒng)6同時(shí)收放，這樣設(shè)置收放線子系統(tǒng)6只需收放一條線纜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，若兩條線纜可能會(huì)在纏繞時(shí)相互影響。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)，通過加入電力子系統(tǒng)，將地面電源通過電纜輸送至無人機(jī)，保證了對(duì)無人機(jī)系留系統(tǒng)的持續(xù)供電，極大地提高了飛行器的滯空時(shí)長、載重能力;通過加入通信子系統(tǒng)，以光纜完成地面站和無人機(jī)之間的信息傳輸，在地面站和無人機(jī)之間建立可靠的通信鏈路，以便完成視頻等大容量、高速數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)回傳和接收;通過收放線子系統(tǒng)根據(jù)無人機(jī)飛行狀態(tài)自動(dòng)放長或收短連接無人機(jī)與地面電源之間的電纜以及連接無人機(jī)與地面站之間的光纜。本方案解決了現(xiàn)有技術(shù)中的無人機(jī)無線通信的方式不能建立穩(wěn)定可靠的高速通信鏈路，以及無法滿足市場(chǎng)對(duì)飛行器的載重和滯空時(shí)長需要的問題，并且解決了有線連接時(shí)電纜和光纜在放長或收短過程中容易出現(xiàn)扭拽、轉(zhuǎn)動(dòng)或者擰死的問題。
[0028]實(shí)施例二
[0029]本發(fā)明實(shí)施例二在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明，尤其是收放線子系統(tǒng)6。參考圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。收放線子系統(tǒng)6包括:收放線卷筒61、光電滑環(huán)62、電機(jī)63以及電機(jī)控制器64ο
[0030]其中，收放線卷筒61，用于纏繞電纜7和光纜8。
[0031]光電滑環(huán)62，設(shè)置于收放線卷筒61內(nèi)，用于將在收放線卷筒61上纏繞的電纜7與從地面電源2接出的電纜7電連接，以及將在收放線卷筒61上纏繞的光纜8與從地面站3接出的光纜8電連接。
[0032]電機(jī)63，與收放線卷筒61相連，用于帶動(dòng)收放線卷筒61轉(zhuǎn)動(dòng)，以放長或收短電纜7和光纜8。參見圖2，收放線卷筒61主要收放的線纜為連接光電滑環(huán)62與無人機(jī)I之間的電纜7和光纜8 ο電機(jī)控制器64，與電機(jī)63相連，用于控制電機(jī)63的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0033]滑環(huán)，是負(fù)責(zé)為旋轉(zhuǎn)體連通、輸送能源與信號(hào)的電氣部件。根據(jù)傳輸介質(zhì)來區(qū)分，滑環(huán)分為電滑環(huán)、流體滑環(huán)、光滑環(huán)，也可通俗的統(tǒng)稱為“旋轉(zhuǎn)連通”或“旋通”?；h(huán)通常安裝在設(shè)備的旋轉(zhuǎn)中心，主要由旋轉(zhuǎn)與靜止兩大部分組成。旋轉(zhuǎn)部分連接設(shè)備的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)并隨之旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為“轉(zhuǎn)子”，靜止部分連接設(shè)備的固定結(jié)構(gòu)的能源，稱為“定子”，“轉(zhuǎn)子”在360度旋轉(zhuǎn)下能保證與“定子”電連接。本實(shí)施例中所需要的滑環(huán)同時(shí)要輸送電信號(hào)和光信號(hào)，所以為光電滑環(huán)62。
[0034]具體的，在收放線卷筒61的旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)安裝光電滑環(huán)62，電纜7和光纜8分別從電力子系統(tǒng)4和通信子系統(tǒng)5接出后接到光電滑環(huán)62的定子上，從轉(zhuǎn)子伸出后纏繞在收放線卷筒61上。在收放線卷筒61轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)即收放電纜7和光纜8過程中，光電滑環(huán)62可避免進(jìn)入收放線卷筒61的電纜7和光纜8出現(xiàn)扭拽、轉(zhuǎn)動(dòng)或者擰死等現(xiàn)象。
[0035]在本實(shí)施例中，收放線子系統(tǒng)6通過電機(jī)63和電機(jī)控制器64的配合，可自動(dòng)收放電纜7和光纜8，工作方便。
[0036]收放線子系統(tǒng)6根據(jù)無人機(jī)I飛行狀態(tài)自動(dòng)放長或收短連接無人機(jī)I與地面電源2之間的電纜7以及連接無人機(jī)I與地面站3之間的光纜8的具體過程，包括:電機(jī)63在收放線卷筒61上加載第一恒力矩；電纜7和光纜8在收放線卷筒61上加載第二力矩；當(dāng)電纜7和光纜8上的第二力矩大于第一恒力矩時(shí)，收放線卷筒61放長電纜7和光纜8，否則收短電纜7和光纜8。
[0037]電機(jī)63的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)收放線卷筒61轉(zhuǎn)動(dòng)，第一恒力矩的方向?yàn)槭辗啪€卷筒61收線的方向，電纜7和光纜8在收放線卷筒61放線的方向加載第二力矩。當(dāng)無人機(jī)I飛行時(shí)會(huì)帶動(dòng)電纜7和光纜8，則電纜7和光纜8為收放線卷筒61加載了第二力矩。
[0038]電機(jī)63可以為恒力矩電機(jī)或者為伺服電機(jī)。某些恒力矩電機(jī)出廠時(shí)即設(shè)定了恒力矩的參數(shù)，只需選取符合需要的力矩參數(shù)的恒力矩電機(jī)即可。對(duì)于伺服電機(jī)，第一恒力矩也可以通過地面站2對(duì)電機(jī)控制器64進(jìn)行設(shè)定。地面站2分別與電機(jī)63和電機(jī)控制器64進(jìn)行連接(圖中未示出)，便于對(duì)力矩參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并對(duì)電機(jī)63和電機(jī)控制器64運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和記錄。當(dāng)?shù)谝缓懔睾偷诙仄胶鈺r(shí)，收放線卷筒61靜止;當(dāng)?shù)谝缓懔卮笥诘诙貢r(shí)，收放線卷筒61收線；當(dāng)?shù)谝缓懔匦∮诘诙貢r(shí)，收放線卷筒61放線。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例將收放線卷筒與電機(jī)和電機(jī)控制器相結(jié)合，通過電機(jī)控制器控制電機(jī)帶動(dòng)收放線卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到收放線子系統(tǒng)自動(dòng)收放線的功能，更加節(jié)省人力成本，工作方便。
[0040]實(shí)施例三
[0041]本發(fā)明實(shí)施例三在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，對(duì)無人機(jī)系留系統(tǒng)，尤其是電力子系統(tǒng)4進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖3所示，圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。電力子系統(tǒng)包括:交直流轉(zhuǎn)換模塊41和系留電源模塊42。
[0042]其中，從交直流轉(zhuǎn)換模塊41接出的電纜7通過收放線子系統(tǒng)6放長或收短后，與系留電源模塊42連接。
[0043]交直流轉(zhuǎn)換模塊41，與地面電源2相連，用于將從地面電源2輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
[0044]系留電源模塊42，與無人機(jī)I連接，用于將直流電的電壓轉(zhuǎn)換為無人機(jī)I的工作電壓。
[0045]交直流轉(zhuǎn)換模塊41將地面電源2的220V交流電轉(zhuǎn)換成直流高壓電。高壓電能減輕電力遠(yuǎn)距傳輸?shù)膿p耗和線纜發(fā)熱損壞等問題。例如，可選取輸出功率1KW的交直流轉(zhuǎn)換模塊41將地面電源2轉(zhuǎn)換為400V直流電。但無人機(jī)I又工作于較小的電壓下。所以在光纜7與無人機(jī)I連接處加入系留電源模塊42將直流電轉(zhuǎn)換為適用于無人機(jī)I的工作電壓。例如，系留電源模塊42將400V直流電轉(zhuǎn)換為48V的直流電供無人機(jī)I使用，此后經(jīng)過無人機(jī)I上的電調(diào)部件等將48V電壓轉(zhuǎn)換成各個(gè)模塊需要的電壓。
[0046]此時(shí)，收放線子系統(tǒng)6收放的為從收放線子系統(tǒng)6接出至系留電源模塊42的一段電纜7。
[0047]參考圖3，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，無人機(jī)系留系統(tǒng)還包括:飛行控制器9，分別與無人機(jī)I和系留電源模塊42相連，用于控制無人機(jī)I的飛行狀態(tài)。
[0048]飛行控制器9可由軟件和/或硬件的形式集成設(shè)置，用于控制飛機(jī)的滯空飛行、懸停和升降等飛行狀態(tài)，并可以對(duì)系留電源模塊42的工作參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。
[0049]優(yōu)選的，無人機(jī)系留系統(tǒng)還包括:機(jī)載備用電池組10，分別與系留電源模塊42以及飛行控制器9相連；系留電源模塊42用于在檢測(cè)到系留電源模塊42的電壓小于第一預(yù)設(shè)值或系留電源模塊42處于中斷狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)機(jī)載備用電池組10與系留電源模塊42連接?；蛘哂娠w行控制器9在檢測(cè)到系留電源模塊42的電壓小于第一預(yù)設(shè)值或系留電源模塊42處于中斷狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)機(jī)載備用電池組10與系留電源模塊42進(jìn)行連接。
[0050]電力子系統(tǒng)4供電時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)電壓偏低、偏高或中斷等故障。無人機(jī)系留系統(tǒng)還設(shè)置有機(jī)載備用電池組10，在電力子系統(tǒng)4供電出現(xiàn)故障時(shí)切換機(jī)載備用電池組10供電，保證無人機(jī)I的正常工作。系留電源模塊42可集成有檢測(cè)和切換電源的功能，在供電故障發(fā)生的短時(shí)間內(nèi)即可完成電源的切換工作，使備用電池組10為系留電源模塊42供電，避免了無人機(jī)I因供電不足墜落的問題。也可以由飛行控制器9對(duì)系留電源模塊42的電壓、電流等電力參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)并在電力子系統(tǒng)4供電故障時(shí)切換為機(jī)載備用電池組10為系留電源模塊42供電。
[0051]可選的，飛行控制器9也具有迫降的功能。飛行控制器9與機(jī)載備用電池組10相連，飛行控制器9還用于:在檢測(cè)到機(jī)載備用電池組10的電壓值小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，控制所述無人機(jī)I降落。當(dāng)機(jī)載備用電池組10的電壓值小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，無法保持無人機(jī)I正常工作，此時(shí)，飛行控制器9控制無人機(jī)I的降落。
[0052]實(shí)施例四
[0053]本發(fā)明實(shí)施例四在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，對(duì)通信子系統(tǒng)5作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。參考圖4，通信子系統(tǒng)5包括:
[0054]第一光端機(jī)51和第二光端機(jī)52，用于進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)；
[0055]第一光端機(jī)51與地面站3相連，第二光端機(jī)52與無人機(jī)I相連，第一光端機(jī)51與第二光端機(jī)52之間通過光纜8連接。
[0056]收放線子系統(tǒng)6收放的為從收放線子系統(tǒng)6接出至第二光端機(jī)52的一段光纜8。
[0057]光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維，利用光的全反射原理對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸。光纖傳輸具有頻帶寬、損耗低、重量輕和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。應(yīng)用在通信中能實(shí)時(shí)地進(jìn)行大容量通信數(shù)據(jù)的傳輸。光纜8是一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護(hù)套，有的還包覆外護(hù)層，用以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸?shù)囊环N通信線路。
[0058]光端機(jī)是一個(gè)延長數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w通信設(shè)備，它主要是通過信號(hào)調(diào)制、光電轉(zhuǎn)化等技術(shù)，利用光傳輸特性來達(dá)到遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康?。光端機(jī)一般成對(duì)使用，分為光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，光發(fā)射機(jī)完成電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并把光信號(hào)發(fā)射出去用于光纖傳輸;光接收機(jī)主要是把從光纖接收的光信號(hào)再還原為電信號(hào)。參考圖4，第一光端機(jī)51和第二光端機(jī)52互為光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，用于將無人機(jī)下行的飛行控制參數(shù)和上行控制指令在串口和光纖接口之間進(jìn)行通信協(xié)議和方式的相互轉(zhuǎn)換，以便于以光纖通信方式將高速、大容量通信數(shù)據(jù)安全可靠的遠(yuǎn)距離傳輸。
[0059]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，無人機(jī)系留系統(tǒng)還包括:機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備11，分別與飛行控制器9和第二光端機(jī)52相連，用于執(zhí)行設(shè)定作業(yè)任務(wù)。
[0060]機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備11是大載重、長航時(shí)系留無人機(jī)可以額外搭載的輔助設(shè)備，如相機(jī)、云臺(tái)、大功率通信基站、植保農(nóng)藥機(jī)、要搬運(yùn)的快遞物品及其它需要機(jī)載的設(shè)備等。
[0061]機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備11與飛行控制器9相連，用于按照飛行控制器9的操作指令執(zhí)行設(shè)定作業(yè)任務(wù)。例如，攝像或噴灑農(nóng)藥等。
[0062]機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備11在執(zhí)行作業(yè)任務(wù)時(shí)，需要經(jīng)過光纜鏈路和地面通訊，所以機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備11直接與第二光端機(jī)52相連，便于實(shí)現(xiàn)快速的通訊。示例性的，相機(jī)在拍攝到視頻時(shí)，將視頻直接通過第二光端機(jī)52，再經(jīng)過光纜8輸送至地面站3。
[0063]本方案對(duì)無人機(jī)系留系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)以及其工作過程進(jìn)行描述，尤其是關(guān)于光纜以及兩個(gè)光端機(jī)的配合輸送通信數(shù)據(jù)的過程。并在無人機(jī)系留系統(tǒng)中加入機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備，機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備可直接通過通信子系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)輸送至地面站，實(shí)現(xiàn)了通信數(shù)據(jù)快速、高效的輸送。
[0064]實(shí)施例五
[0065]圖5為本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種無人機(jī)系留系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)施例中的無人機(jī)系留系統(tǒng)僅為一種工作情況，但本發(fā)明不限于此。參考圖5，對(duì)整個(gè)無人機(jī)系留系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)傳輸過程和電力輸送過程進(jìn)行介紹。本實(shí)施例中無人機(jī)為多軸旋翼機(jī)501，可具有4軸、6軸、8軸等類型，均預(yù)留地面系留光纜和電纜接口，具有長航時(shí)、大載重等特點(diǎn)。
[0066]若無人機(jī)系留系統(tǒng)用于高空監(jiān)控，圖5中的機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備511為帶有云臺(tái)的攝像機(jī)，對(duì)活動(dòng)場(chǎng)景進(jìn)行拍攝。由于電纜507和光纜508同時(shí)被收放線卷筒5062收放，則其分別從交流變直流1KW的電源模塊5041和第一光端機(jī)5051接出，經(jīng)過光電滑環(huán)5061后，可以集成為一條線纜纏繞在收放線卷筒5062上。系留電源模塊5042和第二光端機(jī)5052分別設(shè)有與電纜507和光纜508連接的串口。所以線纜連接到多軸旋翼機(jī)501上時(shí)再次分開成電纜507和光纜508分別與系留電源模塊5042和第二光端機(jī)5052連接。收放線卷筒5062收放的為從光電滑環(huán)5061接出至系留電源模塊5042和第二光端機(jī)5052的線纜。收放線卷筒5062與伺服電機(jī)5063機(jī)械連接，伺服電機(jī)5063由伺服電機(jī)控制器5064控制帶動(dòng)收放線卷筒5062轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0067]電力輸送過程:220V地面電源502接出的電纜507—面連接到地面站503上為其供電，一面連接到交流變直流1KW的電源模塊5041上，交流變直流1KW的電源模塊5041將220V的交流電轉(zhuǎn)換為400V的高壓直流電，電纜507接出后通過光電滑環(huán)5061與連接多軸旋翼機(jī)501的電纜507進(jìn)行電連接，電纜507繞經(jīng)收放線卷筒5062后再與設(shè)于多軸旋翼機(jī)501上的系留電源模塊5042相連。地面電源502依次經(jīng)過上述器件對(duì)多軸旋翼機(jī)501上的各部件進(jìn)行供電。在電力輸送過程中出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定或者電纜斷掉的情況下，還可以由飛行控制器509或系留電源模塊5042控制機(jī)載備用電池組510為多軸旋翼機(jī)501供電。
[0068]通信數(shù)據(jù)傳輸過程:當(dāng)機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備511拍攝到視頻數(shù)據(jù)或圖像數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)經(jīng)由第二光端機(jī)5052通過光纜508輸送至地面站503，途中光纜508同電纜507—樣經(jīng)由收放線卷筒5062和光電滑環(huán)5061，之后還要接到第一光端機(jī)5051進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的解調(diào)。同樣的，當(dāng)?shù)孛嬲?03發(fā)送命令給機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備511時(shí)也會(huì)通過此路徑。另外，第二光端機(jī)5052可接系留電源模塊5042(圖中未示出)和多軸旋翼機(jī)501，用于將系留電源模塊5042的電壓、電流等電力參數(shù)和多軸旋翼機(jī)501的飛行速度、飛行方向等飛行狀態(tài)參數(shù)輸送至地面站503。
[0069]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，參考圖5，可增設(shè)一對(duì)光端機(jī):第三光端機(jī)512和第四光端機(jī)513，地面站503通過接有第三光端機(jī)512和第四光端機(jī)513的光纜508分別與伺服電機(jī)控制器5064、光電滑環(huán)5061和交流變直流1KW的電源模塊5041相連，便于地面站503收集此三者的工作參數(shù)，并可對(duì)伺服電機(jī)控制器5064的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
[0070]本方案為無人機(jī)系留系統(tǒng)的工作過程，便于對(duì)無人機(jī)系留系統(tǒng)的應(yīng)用的理解，也使本方案更具可行性。
[0071]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無人機(jī)系留系統(tǒng)，包括無人機(jī)、地面電源和地面站，所述地面電源用于為所述無人機(jī)和所述地面站提供電力，其特征在于，還包括: 電力子系統(tǒng)，用于在所述地面電源、所述無人機(jī)以及所述地面站之間通過電纜建立電力鏈路； 通信子系統(tǒng)，用于在所述無人機(jī)與所述地面站之間通過光纜建立通信鏈路； 收放線子系統(tǒng)，用于根據(jù)所述無人機(jī)飛行狀態(tài)自動(dòng)放長或收短連接所述無人機(jī)與所述地面電源之間的所述電纜以及連接所述無人機(jī)與所述地面站之間的所述光纜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述收放線子系統(tǒng)包括: 收放線卷筒，用于纏繞所述電纜和所述光纜； 光電滑環(huán)，設(shè)置于所述收放線卷筒內(nèi)，用于將在所述收放線卷筒上纏繞的所述電纜與從所述地面電源接出的所述電纜電連接，以及將在所述收放線卷筒上纏繞的所述光纜與從所述地面站接出的所述光纜電連接； 電機(jī)，與所述收放線卷筒相連，用于帶動(dòng)所述收放線卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，以放長或收短所述電纜和所述光纜； 電機(jī)控制器，與所述電機(jī)相連，用于控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)為恒力矩電機(jī)或者伺服電機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述收放線子系統(tǒng)根據(jù)所述無人機(jī)飛行狀態(tài)自動(dòng)放長或收短連接所述無人機(jī)與所述地面電源之間的所述電纜以及連接所述無人機(jī)與所述地面站之間的所述光纜，包括: 所述電機(jī)在所述收放線卷筒上加載第一恒力矩； 所述電纜和所述光纜在所述收放線卷筒上加載第二力矩； 當(dāng)所述電纜和所述光纜上的所述第二力矩大于所述第一恒力矩時(shí)，所述收放線卷筒放長所述電纜和所述光纜，否則收短所述電纜和所述光纜。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電力子系統(tǒng)包括: 交直流轉(zhuǎn)換模塊和系留電源模塊； 其中，從所述交直流轉(zhuǎn)換模塊接出的所述電纜通過所述收放線子系統(tǒng)放長或收短后，與所述系留電源模塊連接； 交直流轉(zhuǎn)換模塊，與所述地面電源相連，用于將從所述地面電源輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電； 系留電源模塊，與所述無人機(jī)連接，用于將所述直流電的電壓轉(zhuǎn)換為所述無人機(jī)的工作電壓。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)系留系統(tǒng)還包括: 飛行控制器，分別與所述無人機(jī)和所述系留電源模塊相連，用于控制所述無人機(jī)的飛行狀態(tài)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)系留系統(tǒng)還包括: 機(jī)載備用電池組，分別與所述系留電源模塊以及所述飛行控制器相連； 所述系留電源模塊或所述飛行控制器在檢測(cè)到所述系留電源模塊的電壓小于第一預(yù)設(shè)值或所述系留電源模塊處于中斷狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)所述機(jī)載備用電池組與所述系留電源模塊連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制器與所述機(jī)載備用電池組相連，所述飛行控制器還用于:在檢測(cè)到所述機(jī)載備用電池組的電壓值小于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，控制所述無人機(jī)降落。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信子系統(tǒng)包括: 第一光端機(jī)和第二光端機(jī)，用于進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)； 所述第一光端機(jī)與所述地面站相連，所述第二光端機(jī)與所述無人機(jī)相連，所述第一光端機(jī)與所述第二光端機(jī)之間通過所述光纜連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)系留系統(tǒng)還包括: 機(jī)載業(yè)務(wù)設(shè)備，分別與所述飛行控制器和所述第二光端機(jī)相連，用于執(zhí)行設(shè)定作業(yè)任務(wù)。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK105836153SQ201610153054
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)明人】余志勇, 盧增祥, 王飛, 王康, 安偉建, 王明亮
【申請(qǐng)人】北京大工科技有限公司